รอยสักอิเล็กทรอนิคส์: Gadget ชิ้นใหม่สุดไฮเทค

รอยสักอิเล็กทรอนิคส์: วงจรไฟฟ้าที่ติดกับผิวหนังได้เช่นเดียวกับรอยสัก

เจมส์ บอนด์ อาจจะมีนาฬิกาที่ยิงเลเซอร์ได้ หรืออาจจะมีโทรศัพท์ในคราบของไฟแช็ค แต่ว่าเขาก็ไม่เคยมี gadget ทีเป็นรอยสักเลย แต่ว่าตอนนี้ เราจะต้องขอบคุณนักวิจัย ที่สามารถพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคที่บางมากๆ โดยมันสามารถที่จะแปะไว้บนผิวหนังคล้ายๆ กับรอยสักชั่วคราวได้ ซึ่งรอยสักอิเล็กทรอนิคส์นี้ ได้ทำทางไปสู่การติดตั้งเซ็นเซอร์ สำหรับติดตามการทำงานของสมองหรือหัวใจ โดยไม่ต้องอาศัยเครื่องมืออะไรเพิ่มเติมเลย หรือบางทีอาจจะให้มันทำงานได้โดยอาศัยคำสั่งเสียง หรือการเคลื่อนไหวของร่างกาย เป็นต้น อ่านเพิ่มเติม รอยสักอิเล็กทรอนิคส์: Gadget ชิ้นใหม่สุดไฮเทค

นาโนเทอร์โมมิเตอร์

เมื่อทฤษฎีควอนตัมและเพชรเม็ดจิ๋วช่วยให้สามารถวัดความผันผวนของอุณหภูมิได้ในระดับเศษเสี้ยวองศา

นาโนเทอร์โมมิเตอร์: เมื่ออนุภาคคริสตัลของเพชรที่ถูกเจือปนด้วย อะตอมของไนโตรเจน (หรือนาโนเทอร์โมมิเตอร์) มันสามารถที่จะรับแสง (สีเขียว) และเปล่งแสงสีแดงออกมาได้ โดยแสงสีแดงที่เปล่งออกมานี้ แตกต่างกันตามอุณหภูมิของบริเวณนั้นๆ ในเซลล์ และเมื่อเซลล์ได้รับความร้อนจากการยิงแสงเลเซอร์ไปยังอนุภาคทองขนาดนาโน นาโนเทอร์โมมิเตอร์ ก็สามารถที่จะบอกถึงความแตกต่างของอุณหภูมิจากการเปล่งแสงสีแดงที่แตกต่างจากเดิมได้

เครื่องมือที่แต่ก่อนพัฒนามาใช้สำหรับควอนตัมคอมพิวเตอร์ ตอนนี้สามารถนำมาใ้ช้วัดอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงภายในเซลล์ที่มีชีวิตได้แล้ว โดยจากการใช้เทคนิคของผลการเปลี่ยนแปลงทางควอนตัมในในเพชรขนาดเล็ก หรือ nanodimonds สำหรับการจับสัญญาณการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแค่เพียงเศษเสี้ยวขององศา โดยเมื่อนักวิจัยให้ความร้อนแก่ส่วนใดส่วนหนึ่งของเซลล์โดยการใช้เลเซอร์ “และเราก็มีเครื่องมือในการควบคุมอุณหภุมิในระดับเซลล์ได้แล้ว และเราก็สามารถที่จะศึกษาระบบทางชีวภาพที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมินั้นๆ ได้” ปีเตอร์ เมาเรอร์ นักฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด กล่าว [1] อ่านเพิ่มเติม นาโนเทอร์โมมิเตอร์

Abiliti เทรนด์ใหม่ลดอ้วน

Abiliti: เทรนด์ใหม่รักษาโรคอ้วน

การรักษาโรคอ้วน มีหลายวิธีด้วยกัน อาทิ การผ่าตัดดูดไขมัน การผ่าตัดเย็บกระเพาะอาหาร แต่ว่า Abiliti นี่ เป็นวิธีใหม่ ในการรักษาโรคอ้วน กล่าวคือ เป็นการผ่าตัดเพื่อติดอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิค เข้าไปในช่องท้อง โดยที่อุปกรณ์ชิ้นนี้ จะควบคุมการกินอาหารของเรา โดยที่เราสามารถตั้งโปรแกรมการกินอาหารได้ เมื่อเรากินอาหารในช่วงที่ไม่ตรงกับโปรแกรมที่เราตั้งไว้ตอนต้น Abiliti จะส่งสัญญาณไปยังกระเพาะอาหาร แล้วกระเพาะอาหารก็จะส่งสัญญาณไปยังสมองอีกต่อหนึ่ง เพื่อบอกว่า เราอิ่มแล้ว ซึ่งในที่สุดเราก็จะไม่อยากกินอาหารไปเอง

https://www.youtube.com/watch?v=cMTu02MBEfo
วีดีโอแสดงการทำงารของ Abiliti ในการควบคุมความอยากอาหาร อ่านเพิ่มเติม Abiliti เทรนด์ใหม่ลดอ้วน

ไรโบโซมกล

นี่เครื่องกลขนาดเล็กที่ทำหน้าที่ต่อกรดอะมิโนเข้าด้วยกันตามลำดับที่กำหนดไว้ก่อนแล้ว โดยที่มันเลียนแบบการทำงานมาจากไรโบโซม

ไรโบโซม เครื่องกลของเซลล์ขนาดเล็กที่ทำหน้าที่เปลี่ยนข้อมูลจากรหัสพันธุกรรม เพื่อสร้างเป็นโปรตีนให้กับร่างกาย ซึ่งเป็นเครื่องมือของเซลล์ที่น่าทึ่งชิ้นหนึ่งเลยทีเดียว แต่ว่าตอนนี้ มีนักเคมีคนหนึ่ง ได้สร้างสรรค์เครื่องกลระดับนาโน ที่ทำงานได้แบบเดียวกับไรโบโซมเลยทีเดียว

ระบบที่ถูกประดิษฐ์ออกมานี้ ไม่ได้มีแนวความคิดที่จะมาแทนทีไรโบโซมตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นระบบที่ซับซ้อนของทั้ง โปรตีน และ RNA แต่ว่าระบบที่เขาประดิษฐ์ขึ้นมานี้ มีโครงสร้างและวิธีการทำงานง่ายกว่าไรโบโซมจริงๆ มาก และมีขนาดเป็นเพียงแค่ หนึ่งในสิบของขนาดของไรโบโซมจริงๆ นอกจากนั้นมันยังทำงานได้ช้ามาก มันทำลายรหัสที่มันอ่านและสร้างโปรตีนสายสั้นๆ หรือที่เรารู้จักกันในชื่อของ เปปไทด์ แต่อย่างไรก็ตาม มันสามารถใช้เทคนิคของเครื่องกลทางชีวภาพ เพื่อที่จะเอามาสร้างสารเคมีที่ต้องการได้ อ่านเพิ่มเติม ไรโบโซมกล

เมื่อ FDA รับรองการผ่าตัดปลูกถ่ายเรตินา

ความหวังของผู้ป่วยที่ความผิดปกติทางพันธุกรรมทางสายตาเริ่มสดใส เมื่อองค์การอาหารและยาของสหรัฐใด้รับรองการผ่าตัดปลูกถ่ายเรตินา

องค์การอาหารและยาของสหรัฐ (The Food and Drug Administration: FDA) ได้รับรองการผ่าตัดปลูกถ่ายเรตินา โดยที่ FDA ได้ไฟเขียวให้ Second Sight’s Argus II Retinal Prosthesis System ซึ่งการรับรองในครั้งนี้ ก็ทำให้ผู้ป่วยตาบอดโดยสาเหตุทางพันธุกรรม (retinitis pigmentosa: ขาดเซลล์ไวต่อแสงที่อยู่ในเรตินา) มีความหวังมากยิ่งขึ้น

Argus II: มีองค์ประกอบสองส่วน คือ (A) ส่วนของแว่นตาและกล้องวีดีโอ จะส่งสัญญาณภาพแบบไร้สายไปยังอิเล็กโทรด (B) ที่ถูกปลูกถ่ายใว้บนเรตินา ก่อนที่จะส่งสัญญาณไปตามเส้นประสาทไปยังสมอง

อ่านเพิ่มเติม เมื่อ FDA รับรองการผ่าตัดปลูกถ่ายเรตินา

อนุภาคนาโน: สองหมัดน๊อคมะเร็ง

อนุภาคนาโนถูกใช้เพื่อผลลัพท์ของการนำส่งยาไปยังเซลล์มะเร็งที่ดีขึ้น

“อนุภาคส่งสัญญาณ” เข้าสู่เซลล์เนื้อร้ายแล้วกระตุ้นให้เลือดมาจับตัวกันซึ่งดึงดูด “อนุภาครับสัญญาณ” ที่เป็นอนุภาคที่ใช้เพื่อขนส่งยา ภาพโดย G. Carlson

ด้วยการใช้ประโยชน์จากระบบจากจับตัวของเลือดในร่างกาย นักวิจัยได้ออกแบบอนุภาคนาโนที่สามารถค้นหาเซลล์เนื้อร้าย และหลังจากนั้นก็ส่งสัญญาณเรียกอนุภาคนาโนอีกชนิดหนึ่งเพื่อขนส่งยามาฆ่าเซลล์มะเร็งได้ถูกที่ อ่านเพิ่มเติม อนุภาคนาโน: สองหมัดน๊อคมะเร็ง

เลเซอร์ชีวภาพ

แสงแห่งชีวิต ภาพถ่ายจากกล้องจุลทรรศ์แสดงให้เห็นแสงเลเซอร์สีเขียวที่เปล่งออกมาจากเซลล์สิ่งมีชีวิต Credit: Malte Gather

เลเซอร์ กุญแจสำคัญของการติดต่อสือสาร เก็บข้อมูล และยังคงเป็นตัวแปรสำคัญของเทคโนโลยีสมัยใหม่อีกด้วย ซึ่งโดยปกติแล้วถูกผลิตออกมาจากสิ่งไม่มีชวิต เช่น ของแข็ง ของเหลว หรือ แก๊ส แต่ว่าปัจจุบันนี้ เทคโนโลยีการผลิตเลเซอร์ได้ก้าวไกลออกไปอีกขั้น คือ เลเซอร์ทางชีวภาพ โดยการสร้างมีพื้นฐานมาจากเซลล์เพียงเซลล์เดียว ซึ่งในอนาคตข้างหน้า เราอาจจะได้ใช้เลเซอร์ชนิดนี้ เพื่อการตรวจและรักษาโรค บางทีอาจจะถึงขั้นฆ่าเซลล์มะเร็งจากภายในร่างกายเลยก็เป็นไปได้ อ่านเพิ่มเติม เลเซอร์ชีวภาพ

อิเล็กทรอนิคที่ยืดหยุ่น สู่หัวใจที่ยืนยาว

หลอดสอดสารพัดประโยชน์ที่รวมเอาอุปกรณ์กึ่งตัวนำเพื่อวินิจฉัยและรักษาเนื่อเยื่อที่เสียหาย

ส่วนประกอบที่สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผ่าตัดหัวใจ รูปจาก Kevin Dowling

นักวิจัยได้พัฒนาหลอดสอดหัวใจ (catheter) ที่มีคุณสมบัติมากมาย โดยการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิคที่ยืดหยุ่นได้ ซึ่งได้รวมเอาอุปกรณ์จำเป็นหลายๆ อย่างสำหรับการผ่าตัดหัวใจ อุปกรณ์กึ่งตัวนำชนิดนี้ สามารถช่วยย่นระยะเวลาการผ่าตัดหัวใจ เพิ่มความคมชัด และยังคงสร้างแผนภาพสมองได้ทันทีอีกด้วย อ่านเพิ่มเติม อิเล็กทรอนิคที่ยืดหยุ่น สู่หัวใจที่ยืนยาว

หลอดเลือดที่ออกมาจากหิ้ง

หลอดเลือดสำเร็จรูป

หลอดเลือดสำเร็จรูปที่ศัลยแพทย์สามารถยกออกมาจากหิ้งและนำไปปลูกถ่ายให้คนใข้อาจจะไม่ใช่เรื่องที่ไกลเกิดจริง นักวิจัยมีรายงานเมื่อเร็วๆ นี้ที่ นิตยสาร Science Translational Medicine เกี่ยวกับวิธีใหม่ที่จะใช้เซลล์ของมนุษย์ในการสร้างหลอดเลือดที่สามารถทำงานได้ในคนโดยไม่มีการต่อต้านจากระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย ไม่เหมือนกับหลอดเลือดชนิดอื่นๆ ที่ถูกสร้างขึ้น หลอดเลือดชนิดนี้สามารถเก็บไว้ได้ถึง 12 เดือน ซึ่งมันทำให้ โรงพยาบาลสามารถเก็บสำรองมันไว้ได้ และใช้ได้ทันทีเมื่อผู้ป่วยต้องการที่จะใช้มัน

โดยปกติ หมอจะรักษาโดยการปลูกถ่ายหลอดเลือดในผู้ป่วยที่ต้องผ่าตัดหลอดเลือดเลี่ยงหัวใจ (heart bypass) และในผู้ป่วยโรคไต บ่อยครั้งที่จำเป็นต้องใช้หลอดเลือดดำจากโคนขาหรือบริเวณอื่นของผู้ป่วยเองมาใช้ แต่ในบางครั้งหมอก็ไม่สามารถหาหลอดเลือดที่เหมาะสมได้ และการปลูกถ่ายเนื้อเยื่อจากผู้บริจาก หรือจากสัตว์ ก็ยังไม่ได้รับการรับรองถึงประสิทธิภาพและความปลอดภัย เพื่อบำบัดความต้องการของคนไข้ นักวิจัยได้เลี้ยงแผ่นเซลล์จากผู้ป่วยเองในห้องทดลองและก็ม้วนมันให้เป็นหลอดเลือด แต่ว่ากระบวนการนี้มีราคาสูงและต้องใช้เวลาถึง 9 เดือนหรือมากกว่านั้น ซึ่งมันนานเกินกว่าที่ผู้ป่วยจะรอได้

Shannon Dahl นักวิศกรเนื้อเยื่อจากบริษัท Humacyte เมือง North Carolina, และผู้ร่วมงาน ซึ่งได้รวมหลายๆ เทคนิคเข้าด้วยกัน เพื่อหาวิธีอื่น ในการสร้างหลอดเลือดทดแทน ยุทธศาสตร์ คือ นำเซลล์ตั้งต้นมาจากกล้ามเนื้อเรียบ ซึ่งเอามาจากศพที่ได้รับการบริจาค มาปลูกบนวัสดุโครสร้าง (scaffold) ที่สร้างมาจาก โพลิเมอร์ที่สามารถย่อยสลายได้ ซึ่งเรียกว่า กรดโพลิไกลโคลิค (polyglycolic acid) เมื่อเซลล์เจริญเติบโตไปทั่ววัสดุโครงสร้างแล้ว มันจะสร้าง คอลลาเจน และ เมทริกซ์ภายนอกเซลล์ (extracellular matrix: ECM) ที่มันสามารถไปแทนที่วัสดุโครงสร้างได้ สุดท้ายแล้วก็จะได้ หลอดเลือดที่นักวิจัยคิดว่ามันสามารถที่จะเก็บได้เป็นเดือน และไม่ก่อให้เกิดการต่อต้านจากผู้รับได้

นักวิจัยยังคงเปรียบเทียบหลอดเลือดที่สร้างมาจาก เซลล์ตั้งต้นของผู้บริจากเพียงคนเดียว กับเซลล์ตั้งต้นที่รวมมาจากผู้บริจาคหลายๆ คนมาใช้ร่วมกัน เซลล์ตั้งต้นที่รวมมาจากผู้บริจาคหลายๆ คนนั้น ได้สร้างหลอดเลือดที่มีความแข็งแรงเทียบเท่าได้กับการใช้เซลล์ตั้งต้นที่นำมาจากผู้บริจาคเพียงคนเดียว ซึ่งมันเป็นข่าวที่ดี Dahl กล่าว เพราะว่าการใช้เซลล์ตั้งต้นที่รวมมาจากผู้บริจาคหลายๆ คนนี้ สามารถทำให้เราสามารถที่จะเลี้ยงหลอดเลือดได้มากกว่าจากการเลียงเพียงครั้งเดียว และยังลดต้นทุนของการเลี้ยงอีกด้วย

นักวิจัยได้ปลูกถ่ายหลอดเลือดที่พัฒนามานี้ ไปบนแขนของลิงบาบูน 8 ตัว ซึ่งหลอดเลือดที่ปลูกถ่ายเหล่านี้ยังคงทำงานได้ และเลือดยังไม่มีการจับเป็นลิ่ม ถึง 6 เดือน และยังคงไม่เห็นสัญญาณของการต่อต้านจากรับบภูมิคุ้มกัน ถึงแม้ว่า หลอดเลือดที่ปลูกถ่ายนั้นจะประกอบไปด้วย คอลลาเจน และ ECM ของมนุษย์ ก็ตาม Dahl และผู้ร่วมงาน ยังคงสร้างหลอดเลือดขนาดเล็ก ซึ่งเหมาะสมกับการผ่าตัดเลี่ยงหลอดเลือดขนาดเล็กที่หัวใจ จากเซลล์สุนัข และปลูกถ่ายไปให้สุนัขอีก 5 ตัว ซึ่งหลอดเลือดที่ปลูกถ่ายไปนี้ สามารถทำงานได้อย่างปกติ และไม่อุดตันได้เป็นปี จากทั้งสองการทดลอง หลอดเลือดชนิดใหม่นี้ กำลังจะถูกนำเซลล์อีกหลายๆ ชนิดที่มีอยู่ในหลอดเลือดปกติเข้าไปประกอบเพิ่ม และคาดว่า ร่างกายของสัตว์ทดลองก็สามารถทนทานต่อการปลูกถ่ายหลอดเลือดเหล่านี้ได้

ถึงแม้ว่าจำนวนสัตว์ทดลองของ Dahl จะน้อย Robert Nerem นักชีววิศวกรรม ที่ Georgia Institute of Technology กล่าว แต่ว่าผลการทดลองมันทำให้มีกำลังใจ จากความจริงที่ว่า หลอดเลือดที่สร้างขึ้นมานี้สามารถเก็บง่าย ซึ่งมันบ่งชี้ว่า ศัลยแพทย์สามารถเก็บมันไว้ได้ “ถ้าคุณจะต้องไปผ่าตัดหลอดเลือดเลี่ยงหัวใจ มันไม่เหมือนกับกระบวนการที่ทำโดยสมัครใจ ที่ต้องนั่งคอยอยู่เป็นสัปดาห์ คุณต้องการงานวิจัยชี้นนนี้ให้ออกมาจากหิ้งอย่างมาก” เขากล่าว

Dahl กล่าวว่า เธอและผู้ร่วมงานของเธอกำลัง “กลับไปสู่พื้นฐาน” สำหรับการคิดถึงความปลอดภัยในการทดลองปลูกถ่ายหลอดเลือดไปสู่ผู้ป่วย ถึงแม้ว่าผลการทดลองจากสัตว์เป็นเพียงแค่การเริ่มต้น แต่ว่ามันเพียงพอที่จะกระตุ้นเราว่า “มันคุ้มค่ากับพลังงานที่เราเสียไปในการยกระดับเทคโนโลยีนี้ไปสู่การทดลองระดับคลีนิค”

ที่มา: https://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/02/off-the-shelf-blood-vessels.html?ref=hp

อนุภาคยืดหยุ่น ทางเลือกใหม่สู่การนำส่งยา

แผ่นดิสต์ไฮโดรเจลที่ยืดหยุ่นขนาด 6 ไมโครเมตร สามารถเคลื่อนที่ในระบบไหลเวียนโลหิตของหนูได้ยาวนานยิ่งขึ้น

Timothy Merkel และ Joseph DeSimone มหาวิทยาลัยแคโรลินาเหนือ

flexible microparticles modelled on red blood cells

จากการศึกษาเร็วๆ นี้ ได้แสดงถึง อนุภาคที่จำลองมาจากเซลล์เม็ดเลือดแดง ที่สามารถพับ ยืดหยุ่น หรือบิดงอได้ อาจเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนา ยาที่ส่งผลยาวนานขึ้น และเฉพาะเจาะจงต่อเป้าหมายมากขึ้น หรือแม้กระทั้งได้เพิ่มความน่าจะเป็นที่จะสร้างเลือดสังเคราะห์ขึ้นมาได้

นักวิจัยทราบว่าโครงสร้างของอนุภาคมีผลต่อ ความสามารถของยาที่จะกระจายออกไปทั่วร่างกาย และระยะเวลาที่ยานั้นๆ จะหมุนเวียนอยู่ในระบบเลือดของเรา โดยที่อนุภาคขนาดเล็กจะหมุนเวียนอยู่ในร่างกายของเรานานกว่า เพราะว่ามันสามารถที่จะเคลื่อนที่ผ่านเส้นเลือดขนาดเล็กๆ ไปได้ง่าย จากงานวิจัยที่ผ่านมา นักวิจัยได้โฟกัสไปที่ขนาด และรูปร่างของอนุภาค โดยในขณะนี้ ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคโรลินาเหนือ ได้เน้นถึงความแตกต่างของความยืดหยุ่น จากการสร้างอนุภาคขนาดเล็ก (microparticles) ที่จำลองลักษณะของเซลล์เม็ดเลือดแดง [1]

นักเรียนระดับบัณฑิตศึกษาด้านเคมี Timothy Merkel ที่ทำงานกับนักเคมี Joseph DeSimone และคณะนักวิจัย ได้สร้าง อนุภาคขนาดเล็ก ที่เรียกว่าไฮโดรเจล ที่มีจำลองลักษณะของเซลล์เม็ดเลือดแดงของหนู จากการเทคนิคที่ได้ถูกพัฒนาในแลบของ DeSimone ที่รู้จักกันในชื่อของ การสร้างอนุภาคซ้ำในแม่แบบที่ไม่เปียก (particle replication in nonwetting template: PRINT) โดยที่ ไฮโดรเจล ถูกผลักเข้าไปในแม่พิมพ์โดยลูกกลิ้ง เพื่อสร้างเป็นแผ่นดิสต์กลมๆ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 6 ไมโครเมตร

จากการปรับสัดส่วนของสารเคมีในอนุภาค นักวิจัยก็สามารถที่จะสร้างสิ่งที่คล้ายกับเซลล์เม็ดเลือดแดง ที่มีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ถึง 4 ระดับที่แตกต่างกัน

ซึ่งการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของอนุภาคนั้น ได้ถูกพิจารณาว่ามีอิทธิพลต่อระยะเวลาที่มันจะอยู่ในร่างกาย และบริเวณที่มันจะกระจายตัวไปอยู่ ปกติแล้วเซลล์เม็ดเลือดแดงจะทำงานตลอดช่วงชีวิตของมัน ซึ่งประมาณ 120 วัน  เมื่อมันมีอายุครบกำหนด มันจะเริ่มแข็งตัว ซึ่งทำให้ความสามารถในการเคลื่อนที่ผ่านเส้นเลือดในม้ามต่ำลง และจะถูกม้ามกำจัดต่อไป

ถึงแม้ว่าจะมีการศึกษามาก่อนหน้านี้แล้ว [2, 3] เกี่ยวกับความสามารถของอนุภาคในการเปลี่ยนแปลงรูปร่างที่จำลองมาจากเซลล์เม็ดเลือดแดง แต่ทว่า การศึกษาในครั้งนี้ได้ใช้ การจำลองจากสัตว์ที่มีชีวิต เพื่อวิเคราะห์ ไฮโดรเจลที่จำลองเซลล์เม็ดเลือดแดงที่สังเคราะห์มาได้ ความยืดหยุ่น และความเข้ากันได้ทางชีวภาพของ โพลิเมอร์ของไฮโดรเจล ได้เพิ่มความน่าสนใจของมันในงานวิจัยทางด้านเคมีชีวภาพ “เราเป็นการทดสอบครั้งแรกในระบบของสิ่งมีชีวิต” Mekel กล่าว

เพื่อนที่ยืดหยุ่น

ในสองการวิเคราะห์  Merkel และคณะวิจัยได้พบว่า อนุภาคที่มีความยืดหยุ่นมากที่สุด จะไหลเวียนได้นานกว่าเสมอ ในการทดลองแรก อนุภาคที่เคลื่อนที่ผ่านแบบจำลองที่ต้องการแผ่นดิสต์ขนาด 6 ไมโครเมตร เพื่อที่จะรีดให้ผ่านครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศุนย์กลางของมัน (ดูวีดีโอ)

ในการทดลองถัดมา นักวิจัยฉีดอนุภาคเข้าไปในในกระแสเลือดของหนูที่ยังมีชีวิตอยู่ และเฝ้าสังเกตการกระจายตัวในทุกๆ สองวินาที จนครบสองชั่วโมง จากการใช้กล้องจุลทรรศน์แบบเลเซอร์ โดยจากทั้งสองการทดลอง เขาพบว่า อนุภาคที่มีความยืดหยุ่นน้อยกว่า จะถูกกำจัดออกมาจากระบบไหลเวียนโลหิตได้เร็วกว่า ในทางกลับกัน อนุภาคที่ยืดหยุ่นมากกว่าจะอยู่ได้นานกว่า (ในหนู พบว่าอยู่ได้นานกว่าถึง 30 เท่าของอนุภาคที่แข็ง)

The more flexible particles

“มันคือสิ่งที่เราคาดหวังไว้ตั้งแต่แรกแล้ว” Merkel กล่าว สำหรับการอยู่ในระบบไหลเวียนโลหิตที่ยาวนานขึ้น แต่สิ่งที่คาดหวังที่น้อยกว่าก็คือ การอธิบายว่า อนุภาคที่มีความยืดหยุ่นต่างๆ กัน จะไปรวมตัวกันที่อวัยวะต่างๆ กันได้อย่างไร หลังจากการทดลองในหนูที่ยังมีชีวิตอยู่ หนูได้ถูกฆ่าเพื่อที่จะตรวจตัวสอบอวัยวะภายใน

คณะนักวิจัยพบว่า อนุภาคที่ยืดหยุ่นน้อยที่สุด จะติดอยู่ที่ตำแหน่งแรกของเส้นเลือดที่มีขนาดเล็กที่สุด นั่นคือที่ปอด “เราไม่ได้คิดว่าเราจะพบอะไรที่ไม่คาดคิดมากกว่านี่” DeSimone กล่าว

เลี่ยงอวัยวะ

ในทางตรงกันข้ามกัน คณะนักวิจัยได้พบว่า ส่วนมากของอนุภาคที่ยืดหยุ่นที่สุด จะมาสิ้นสุดที่ที่ม้าม กล่าวคือ ส่วนมากจะเลี่ยงการผ่านตับได้ การค้นพบนี้มีประโยชน์โดยนัย DeSimone กล่าวว่า “มันมียามากมายที่เราไม่เห็นในตลาด เพราะว่ามันถูกคัดออกเนื่องจากมีพิษต่อตับ” เช่นเดียวกับที่ Merkel กว่าวว่า “การเลี่ยงการผ่านตับสามารถที่จะเปิดช่วงการรักษาได้อย่างมาก”

นักวิจัยเกียวกับไฮโดรเจลกลุ่มอื่นได้ชื่นชมกับการค้นพบนี้ “มันค่อนข้างน่าตื่นเต้นเลยที่เดียวที่เห็นระดับการสะสมในตับค่อนข้างต่ำ” Patrick Doyle, วิศวกรเคมีที่สถาบันเทคโนโลยีเมสซาซูเซ็ตส์ ผู้ที่กำลังวิจัยเรื่องรูปร่าง และการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของไฮโดรเจล กล่าว

Doyle ยังคงแสดงความกระตือรือร้นสำหรับก้าวต่อไปของงานวิจัยเกียวกับวิศวกรรมเคมี “ผมคิดว่าการค้นพบนี้กำลังปลุกเร้าถึงงานวิจัยในด้านที่เดียวข้องกับ อนุภาคขนาดเล็กตามต้องการ สำหรับการนำส่งยา”

DeSimone เสนอว่า ถ้าการศึกษาในอนาคตเผยถึงสิ่งที่คณะวิจัยของเขาได้พบ ผลงานจิจัยควรจะถูกประยุกต์ใช้ในหลายๆ ด้าน อาทิ การผลิตเลือดสังเคราะห์ การพัฒนายาที่ทำงานได้นานขึ้น หรือนำส่งไปยังเป้าหมายได้แม่นยำมากยิ่งขึ้น (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ยารักษาโรคมะเร็ง) หรือแม้กระทั่ง ศักยภาพสำหรับการใช้ในการกำจัด หรือทำลายสารอันตรายในร่างกาย “ลองนึกถาพว่าถ้าคุณสามารถกำจัดคลอเรสเทอรอลได้สิ” DeSimone เสนอ ยาที่สามารถจะถูกประดิษฐ์ได้ อาจสามารถทำตัวเหมือนกับ “รถบรรทุกที่ว่างเปล่า ที่สามารถขับไปรอบๆ เพื่อที่จะเติมอะไรเข้ามาก็ได้ และสามารถที่จะเหนี่ยวไกให้ถูกกำจัดออกไปได้ทุกเมื่อ”

ถึงแม้ว่าการค้นพบเบื้องต้นเหล่านี้เป็นคำสัญญาในเบื้องหน้า แต่เลือดสังเคราะห์ก็ไม่ได้ไกลเกินกว่าที่เราจะคาดถึง DeSimone กล่าวอย่างมีหวังว่า การประยุกต์ใช้สำหรับการนำส่งยารักษาโรคมะเร็งน่าที่จะอยู่ในช่วงการศึกษาทางคลีนิคในอีกสี่ปีข้างหน้า

อ้างอิง

[1] Merkel, T. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA advance online publication doi:10.1073/pnas.1010013108 (2011).

[2] Haghgooie, R., Toner, M. & Doyle, P. S. Macromol. Rapid Comm. 31, 128-134 (2010).

[3] Doshi, N., Zahr, A. S., Bhaskar, S., Lahann, J. & Mitragotri, S. Proc. Natl Acad. Sci. USA 106, 21495-21499 (2009).

ที่มา: https://www.nature.com/news/2011/110110/full/news.2011.6.html